KR20050061713A - 시소형 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발로 답판을 구르더라도 앞뒤로 반복해 기우는 시소대와는 달리 답판은 수평을 유지해 장시간 타고 놀더라도 발과 다리의 피로감이 덜하고, 안전하게 탑승할 수 있는 시소형 자전거를 제공하기 위한 것으로서, 답판을 앞뒤로 굴러 시소대를 시소운동시킬 때 발생하는 동력으로 구동륜을 움직여 추진하도록 된 시소형 자전거에 있어서, 차대 상에 위 아래로 나란히 축설치된 시소대와 보조대의 선단과 후단을 앞쪽 및 뒤쪽 답판과 거기에 부착된 링크로 연결하여 답판을 교대로 밟아 시소대를 시소운동시킬 때 보조대가 링크의 하단을 지지하는 것으로 답판을 안정시켜 시소대의 시소운동에도 불구하고 답판은 앞뒤로 기울지 않고 수평자세를 견지하도록 구성한 시소형 자전거를 특징으로 한다.

Description

시소형 자전거{SEESAW TYPE BICYCLE}

본 발명은 답판에 올라 발을 굴러 추진할 때 발과 다리의 자세 안정에 따른 발과 다리의 피로감 감소와, 답판의 운동력을 구동기어에 전달하는 랙의 효율성 증대에 의한 시소대의 1회 작동당 주행거리를 늘릴 수 있게 한 시소형 자전거에 관한 것이다.

시소형 자전거는 양 다리로 시소형 답판을 구동하여 추진하도록 제작된 탑승식 놀이기구의 일종이다. 이러한 시소형 자전거 중에 본인 명의로 된 실용신안등록 제296523호가 있다. 상기 선행기술에 있어서의 답판은 단판으로서, 답판에 올라서서 발을 구르면 답판은 발힘이 가해지는 쪽으로 기운다. 이같이 답판이 기울어지면 탑승 자세가 불안정하여 시간이 흐를수록 승차피로감이 누적되므로 장시간 자전거를 타고 놀기가 곤란하고, 시소형 자전거 초보자의 경우에는 기운 답판에서 발이 미끄러져 부상을 당하는 등 안전상 문제가 있다.

한편, 답판의 운동력을 바퀴에 전달하는 전동(傳動)계통은 답판의 저면에 앞뒤 방향으로 부착된 복수의 호상 랙과 이들 랙의 운동방향에 따라 선택적으로 잇물림되어 일방향으로만 회전하는 종동기어가 주체이다. 각 랙은 종동기어에 잇물림되는 톱니의 걸림방향이 상반된다. 이러한 랙을 통한 답판의 구동력이 종동기어에 전달될 때에는 양측 톱니에 상당한 무리가 가해진다. 기대의 고정축에 설치된 답판의 축설치 오차, 랙의 톱비걸림방향이 반전되는 과정에서 종동기어에 대한 랙의 잇물림 전환이 제때 원활히 이뤄지지 않았기 때문이다.

따라서 본 발명은 상기한 선행기술이 안고 있던 문제점, 즉 탑승한 발로 답판을 구르더라도 앞뒤로 반복해 기우는 시소대와는 달리 답판은 수평을 유지해 장시간 시소형 자전거를 타고 놀더라도 발과 다리의 피로감이 덜하고, 안전하게 탑승할 수 있는 시소형 자전거를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종동기어에 답판의 운동력을 전달하는 랙의 전동효율성을 높여 시소대의 1회 작동당 주행가능한 거리가 긴 시소형 자전거를 제공하는 것이다.

상기 제1의 과제는, 답판을 앞뒤로 굴러 시소대를 시소운동시킬 때 발생하는 동력으로 구동륜을 움직여 추진하도록 된 시소형 자전거에 있어서, 차대 상에 위 아래로 나란히 축설치된 시소대와 보조대의 선단과 후단을 앞판과 뒷판으로 분할된 답판과 거기에 부착된 링크로 연결하여 앞뒤 답판을 교대로 굴러 시소대를 시소운동시킬 때 보조대로 하여금 링크의 하단을 지지토록 해 답판을 안정시킴으로서 시소대의 시소운동에도 불구하고 답판은 앞뒤로 기우는 일없이 수평자세를 견지하도록 구성한 시소형 자전거로 달성할 수 있다.

본 발명의 제2 과제는, 시소대가 시소운동할 때 종동기어에 대한 잇물림과 잇물림해제가 상반되게 일어나게 하는 랙의 양측 톱니를, 랙의 일측 톱니에 의해 종동기어에 동력이 걸릴 시에는 타측 톱니는 접히거나 물러나서 호상 랙과의 잇물림이 쉽게 해제되도록 함으로서 종동기어에 잇물림되지 않는 톱니와 종동기어와의 사이에서 나타나는 저항을 줄인 전동수단으로 대체한 시소형 자전거로 달성할 수 있다.

도 1에서, 본 발명은 선단에 전륜(31)이 장착된 조종간(30)이 조립된 차대(1)의 후단에 구동륜(32)을 장착하여 답판을 굴렀을 때 발생하는 동력을 바탕으로 추진하도록 된 전형적인 족답식(足踏式) 시소형 자전거를 대상으로 한다.

상기 차대(1)의 중간 지점에는 상하로 주축(2)과 부축(4)이 설치되어 있다. 주축(2)에는 시소대(3)의 중간에 위치한 보스가 헐겁게 끼워져서 앞뒤로 시소운동이 가능한 상태이고, 부축(4)에는 보조대(20)의 중간에 위치한 보스가 헐겁게 끼워져서 이 역시 앞뒤로 시소운동이 가능한 상태다. 주축(2)과 부축(4)은 가상의 단일 수직선의 상하에 약간의 높이차를 두고 서리되어 있으며, 으들 축에 설치된 시소대(3)와 보조대(20)를 옆에서 보면 형상이 동일하고 또한 평행하다.

시소대(3)의 선단과 후단에는 앞쪽 답판(6)과 뒤쪽 답판(7)이 조립되어 있고, 시소대(3)의 후반부에는 랙(10)의 상단에 고정되어 있다. 시소대(3)의 시소운동에서 얻어지는 구동력은 랙(10)과 차대(1)상에 설치된 종동기어(11), 종동기어(11)와 일체를 이뤄 동축상에 설치된 스프로켓(12), 체인(14)을 거쳐 종동 스프로켓(13)에 전달되므로서 구동륜(32)에 의한 시소형 자전거의 추진이 이뤄지게 된다.

도 2에서, 시소대(3)는 선단과 후단에는 앞뒤 답판(6,7)의 저면에 부착된 힌지(6a,7a)를 끼워서 지지하는 답판축(3a,b)이 부착되어 있고, 보스와 뒤쪽 답판축(3b) 사이에는 랙(10)의 상단이 부착되어 있다. 랙(10)은 축점인 보스의 중심으로부터는 멀고 힘점인 뒤쪽 답판축(3b)에는 가까이 위치할수록 시소대(3)의 랙(10)의 활동폭이 커 1회 구동당 종동기어(11)의 회전수가 많아 주행거리가 늘어나고 발을 구르는 힘도 적게 들어 효율적이다.

앞쪽 답판(6)과 뒤쪽 답판(7)의 각 저면 중앙 좌우에는 답판축(3a)(3b)에 선택적으로 헐겁게 끼워지는 힌지가 부착되어 있다. 그 중에서 외측 힌지(6a)(7b)에는 길이가 동일한 수직형 링크(8)(9)가 부착되어 있다. 이들 링크(8)(9)는 답판(6)(7)을 힘껏 밟을 때마다 시소대(3)와 동반 시소운동하는 보조대(20)에 의해 그 하단이 지지됨에 따라 답판(6)(7)의 자세를 안정시킴으로서 답판(6)(7)이 시소대(3)를 따라 기울지 않고 수평자세를 견지하도록 도와주는 것이다. 링크(8)(9)의 하단에는 보조대(20)의 힌지(21)(22)에 헐겁게 끼워지는 핀(8a)(9a)이 부착되어 있다.

보조대(20)는 시소대(3)와 함께 동반 시소운동하면서 링크(8)(9)의 하단에 부착된 핀(8a)(9a)을 지지함으로서 답판(6)(7)으로 하여금 수평자세를 견지토록 지지하는 것으로, 선단에는 앞쪽 링크(8)의 핀(8a)이 끼워지는 힌지(21)가 부착되어 있고, 후단에는 뒤쪽 링크(9)의 핀(9a)이 끼워지는 힌지(22)가 부착되어 있다. 힌지(21,22)의 중심간 거리와 링크(8,9)의 핀(8a,9a)의 중심간 거리 및 힌지축(3a,b)의 중심간 거리는 모두 동일하다.

달리 말하자면, 보조대(20)는 시소대(3)의 답판축(3a,b)을 힌지(21,22)로 대체된 것을 제외하곤 규격과 생김새가 동일하다. 이러한 보조대(20)는 보조대(20)가 시소대(3)와 동반 시소운동하면서 시소대(3)의 시소운동에도 불구하고 답판(6,7)만은 안정된 수평자세를 유지토록 하는데 필수불가결한 조건이다. 만약, 보조대(20)가 시소대(3)와 비평형이고 답판축(3a,b)의 중심간 거리와 힌지(21,22)의 중심간 거리 및 핀(8a,9a)의 중심간 거리가 일치하지 않으면 시소대(3)는 물론 답판(6,7)과 보조대(20)가 작동불능상태에 놓인다.

조립은 다음 요령에 준한다. 즉, 도 1과 도 3에서, 주축(2)에는 시소대(3)의 보스를 그리고 부축(4)에는 보조대(20)의 보스를 끼우고, 보조대(20)의 힌지(21)(22)에 링크(8)(9)의 핀(8a)(9a)을 끼운다. 그리고 답판축(3a)(3b)에는 앞뒤 답판(6)(7)의 외측 힌지(6a)(7a)와 부호가 매겨지지 아니한 내측 힌지를 끼운다. 모든 축끼움과 핀끼움은 축빠짐 및 핀빠짐방지조치한다. 축빠짐 및 핀빠짐을 방지하는 수단에 대해서는 도시하지 않았지만, 보스와 힌지(6a)(7a)(21)(22) 밖으로 관통한 주축(2)과 부축(4), 답판축(3a)(3b), 핀(8a)(9a)의 단부에 핀공이 뚫린 경우에는 할핀을 꽂고, 환상의 링홈이 형성된 경우에는 E링을 끼우는, 지극히 관용적인 수단을 말한다.

이렇게 조립된 시소형 자전거는 답판(6)(7)에 왼발과 오른발을 딛고 올라서서 앞쪽 답판(6)을 힘껏 밟으면 시소대(3)는 도 3과 같이 앞쪽으로 기울고 뒤쪽 답판(7)은 상대적으로 들린다. 이때, 보조대(20)도 시소대(3)와 함께 같은 방향으로 움직인다. 그럼에도 답판(6,7)은 한결같이 수평자세다. 이는 보조대(20)가 시소대(3)와 함께 같은 운동량으로 움직이면서 링크(8,9)의 핀(8a,9a)을 지지하여 수직상태를 벗어나지 못하게 붙들어 주기 때문에 가능하다. 뒤쪽 답판(7)을 밟을 때도 마찬가지다.

이와 같이 답판(6,7)을 교대로 힘주어 밟아서 추진하고자할 때 시소운동하는 시소대(3)의 움직임과는 상관없이 답판(6,7)이 앞 또는 뒤쪽으로 기울지 않고 수평자세를 견지함으로서 자전거에 실린 몸도 균형이 잡히고 답판(6,7)을 힘주어 밟는 동작도 안정돼 시소형 자전거를 오래 타고 놀더라도 발과 다리의 피로감은 답판이 앞뒤로 기울어지던 종래의 시소형 자전거에 비해 훨씬 덜하고, 또한 보다 안정된 자세로 시소형 자전거를 탈 수 있다.

도 1 내지 도 3에는 시소대(3)의 후반부 상에 랙(10)이 부착된 것으로 나타나 있는데, 이는 구동 스프로켓(12)과 종동 스프로켓(13)의 거리를 단축하여 체인(14)의 단척화를 도모함으로서 시소형 자전거의 경량화와 구조의 단순화, 및 외양의 단조로움을 함께 추구하는데 도움이 되는 점을 고려한 것일 뿐 다른 특별한 이유는 없다.

다음은 전동수단의 일원인 랙(10)에 대하여 설명한다. 도 4에서, 랙(10)은 말굽의 등이 위로 가게 한 형태로서, 각 열의 톱니의 선회반경(T)은 상기한 주축(2)의 중심을 기점삼아 시소대(3)를 따라 움직일 때에도 상기한 종동기어(11)에 선택적이지만 확실하게 잇물림될 수 있는 거리로 책정한다. 종동기어(11)는 차대(1)의 측면에 부착된 기어축에 설치되어 일방향으로만 회전돼 구동륜(32)을 전진방향으로만 굴러갈 수 있게 한 것이다.

도 5에서, 랙(10)에서 내외측 가지(10a,b)에는 소정의 피치로 톱니좌(102)가 형성되어 있다. 톱니좌(102)는 뒤가 완전히 트인 외측의 활동공(103)과 앞이 안전히 트인 내측의 톱니공(104)으로 이뤄진다. 또, 활동공(103)은 톱니공(104) 보다도 넓게 해서 이들의 경계에 톱니의 후단에 주어진 칼라가 턱걸림되는 단턱(105)이 형성되도록 한다. 그리고 톱니공(103)은 내측단을 완전히 틔워서 피스톤에 해당하는 톱니(110)에 대한 실린더 구실을 하도록 한다.

톱니(110)는 일방향 걸림형이며, 톱니공(104)내에서 자유로이 출몰되지만 헛돌지 않는 사각봉제이다. 톱니(110)가 톱니공(104)을 드나들 때 헛돌면 빗면(111)과 직면(112)의 위치가 특정되지 않아 상기한 종동기어(11)의 톱니에 걸려야 할 때 제대로 걸리지 않고 걸리지 않아야 할 때 걸림으로서 시소대(3)의 운동량이 종동기어(11)에 제대로 전달되지 않는 등 시소형 자전거의 추진에 어려움이 따르게 된다. 톱니(110)를 사각봉 형태로 하고 톱니공(104)도 그에 맞는 사각공으로 하는 것은 이 점을 고려한 것이다.

톱니(110)는 종동기어(11)의 일방향 걸림형 톱니에 맞물리는 직면(111)과 종동기어(11)의 톱니가 걸리지 않게 톱니(110)가 후퇴하도록 유도하는 빗면(112)을 가졌으며, 후단에는 상기한 단턱(105)에 제지당해 앞빠짐을 방지하기 위한 칼라(113)가 일체로 형성되어 있다.

활동공(103)의 뒤쪽으로 톱니(110)를 넣어 톱니공(104)에 삽입하고 활동공(103)의 뒤쪽에서 복귀스프링(120)을 삽입한 다음에 가림판(130)을 씌워 붙여서 뒷빠짐을 방지한다. 활동공(103)의 외측단부에 암나사를 형성한 경우에는 가림판(130)은 보울트나 니플로 대체될 수 있다. 복귀스프링(120)은 후퇴한 톱니(110)의 강제 복귀수단이다.

내측 가지(10a)와 외측 가지(10b)에 톱니(110)를 조립할 때는 양측 의 치열이 상반되도록 한다. 즉, 내쪽 가지(10a)는 직면(111)이 아래쪽에 놓이게 톱니(110)를 조립하고 외측 가지(10b)는 직면(111)이 위로 가게 톱니(110)를 조립하는 것이다. 이 경우, 랙(10)이 하향 선회하면 시소대(3)에서 발생하는 구동력은 내측 가지(10a)의 톱니(110)에 의해 종동기어(11)에 전달되고 외측 가지(10b)측 톱니(110)는 그때 일방향으로 회전되는 종동기어(11)의 톱니에 빗면(112)이 밀려 피동적으로 후퇴해 잇물림되지 않게 된다. 밀려나는 톱니(110)측 복귀스프링(120)은 탄력적으로 수축되었다가 당해 톱니(110)가 종동기어(11)의 당해 톱니를 벗어나는 순간 그 톱니(110)를 밀어내 종동기어(11)의 톱니에 걸리게 함으로서 종동기어(11)의 일방향 회전이 이어지도록 한다.

이상은 일방향 회전형 종동기어(11)에 일방향으로만 맞물리게 한 랙(10)의 톱니(110)를 출몰형으로 개조한 것이라면 도 6은 랙(10)의 톱니(110)는 고정톱니로 방치하거나 상기와 같은 유형의 출물형으로 하는 대신 종동기어(11)의 톱니(140)를 접이식으로 개조하여 랙(10)이 상향 또는 하향 선회할 때 상기한 내외측 가지(10a,b)의 톱니(110)가 선택적으로 걸리도록 한 것이다. 구체적으로는, 기어판의 원주를 갖춰야 될 톱니(140)의 개체수대로 등분한 곳마다 원주방향의 톱니좌(141)를 형성하고, 톱니좌(141)의 편심핀(142)에는 톱니(140)의 후단부에 천공된 핀공을 꽂고 톱니(140)가 접히는 쪽에는 복귀스프링(143)을 장전하여 휴식측 가지(그림에서는 10b)의 톱니(110)가 칠 뿐 톱니걸림은 되지 않도록 한 것이다.

랙(10)의 톱니(110)가 출몰형이든 종동기어(11)의 톱니(140)가 접이식이든 간에 이들은 랙(10)의 휴식측 가지의 톱니(110)와의 마찰저항이 작아져서 랙(10)의 전동효율이 높아진다. 그 결과, 시소대(3)를 한 번 구를 때 나아갈 수 있는 주행거리가 늘어나게 된다.

도 7은 차대(1), 및 조향간(30)을 분할하고 각기 힌지로 연결하여 보관부피와 휴대부피, 차량 적재부피를 줄인 시소형 자전거를 예시한 것이다.

이상 설명한 본 발명은 시소대의 시소운동에도 답판의 수평유지가 가능하므로 답판을 딛고 시소대를 구르기 쉬워 시소형 자전거를 장시간 즐기더라도 발과 다리의 피로감이 덜하고, 탑승 안정감도 높아 안전하다.

또, 시소대가 시소운동할 때 종동기어에 대한 잇물림과 잇물림해제가 상반되게 일어나게 하는 랙의 출몰형 톱니 또는 종동기어의 접이식 톱니는 휴식기에 접어든 랙의 톱니와 종동기어간의 마찰 저항이 작아져서 시소대의 1회 작동당 주행거리가 늘어난다. 그래서 적은 발과 다리힘으로 시소형 자전거를 오래 즐길 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 시소형 자전거의 사시도

도 2는 시소대와 보조대, 답판의 분해 및 차대의 일부도

도 3은 차대 상에서 시소대와 보조대 및 답판의 작용도

도 4는 랙의 선회반경을 설명하기 위한 참고도

도 5는 랙의 사시도 및 부분 확대 단면도

도 6은 종동기어의 다른 실시예시도

도 7은 접이식 시소형 자전거에 본 고안이 원용된 경우의 측면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 차대 2: 주축

3: 시소대 3a,b: 답판축

4: 부축 6,7: 답판

6a,7a: 외측 힌지 8,9: 링크

8a,9a: 핀 10: 랙

10a,b: 가지 11: 종동기어

12: 구동 스프로켓 20: 보조대

21,22: 힌지 102,141: 톱니좌

110,140: 톱니 130,143: 복귀스프링

Claims (3)

1. 답판을 앞뒤로 굴러 시소대를 시소운동시킬 때 발생하는 동력으로 구동륜을 움직여 추진하도록 된 시소형 자전거에 있어서, 선단과 후단에 답판축(3a,b)을 갖고 차대(1)의 주축(2)에 축설치된 시소대(3)와; 선단과 후단에 링크의 핀끼움용 힌지(21,22)를 갖고 주축(2)의 직하위에 설치된 부축(4)에 축설치되어 시소대(3)와 나란히 시소운동가능하게 한 보조대(20)와; 상기 답판축(3a)(3b)에 각각 헐겁게 축끼움되는 힌지와 상기 힌지(21)(22)에 각각 끼워지는 핀(8a)(9a)이 달린 수직형 링크(8)(9)가 외측 힌지(6a)(7a)에 부착되고 시소대(1)의 시소운동과 무관하게 수평이 유지되도록 한 앞뒤 답판(6)(7)과; 시소대(3) 상에 부착되어 차대(1)에 설치된 구동 스프로켓(12) 일체형 종동기어(11)를 구동시키는 랙(10);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 시소형 자전거.
2. 제1항에 있어서, 상기 랙(10)은 내외측 가지(10a,b)에 소정의 피치로 톱니좌(102)를 형성하여 일방향 걸림용 봉상 톱니(110)와 톱니용 복귀스프링(130)을 내장시킨 시소형 자전거.
3. 제1항에 있어서, 상기 종동기어(11)는 기어판의 원주를 갖춰야 할 톱니수대로 등분한 곳마다 톱니좌(141)를 형성하고, 톱니좌(141)의 편심축(142)에는 접이식 톱니(140)의 후단부에 천공된 핀공을 끼워 설치하며, 복귀스프링(143)에 의해 접힌 톱니가 복귀되게 한 시소형 자전거.